炭素鋼製の熱交換器をステンレス鋼製に交換
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当社には、熱交換面積が300平方メートルの縦型の管式熱交換器がありますが、炭素鋼製のため腐食しやすいため、ステンレス鋼（304）に交換したいと考えています。同じ熱交換効果を得るためには、熱交換面積を増やす必要がありますか？どれだけ増やすの？
ステンレス鋼の伝熱効率は炭素鋼に劣るため、同じ伝熱効果を得るには伝熱面積を増やす必要がある。
ステンレス鋼の熱伝達性能は炭素鋼よりも低いため、炭素鋼製の熱交換管をステンレス鋼製に変更する場合は、ステンレス鋼管の熱交換面積を増やす必要がある（管の本数や長さを増やす）。具体的にどれだけ熱交換面積を増やすかは、熱交換計算を行い、その計算結果に基づいて調整する必要があります。長さを増やす場合と根元の数を増やす場合では計算結果が異なり、また根元の数を増やすと熱交換器の内径が大きくなる可能性が高い。具体的な操作方法は、どちらの改良案を採用するかによって決まり、選んだ改良案に従って伝熱計算を行った上で、元の熱交換器を改良する。
しかし、材料自体の熱伝導率は全体の熱交換効果にほとんど影響しない、あるいは無視できるほどだという人もいる。また、ステンレス鋼を使用すれば腐食余裕を確保できるため設計時の壁厚を薄くすることができ、さらにステンレス鋼はスケールが付きにくいため、炭素鋼の熱交換器がスケールによって熱交換効率が低下するという問題も起こらない。そのため、ステンレス鋼に交換しても熱交換面積を増やす必要はなく、同じ面積でも炭素鋼よりも優れた熱交換効果が得られる———そのため迷ってしまう
まず、熱伝達計算で求められる値はスケールが付かない状態の数値であり、スケールが付くと必要な熱交換性能を満たすことができなくなります。次に、熱交換管は一般的に腐食余裕を考慮していない。理論的にはステンレス鋼に交換する場合、熱交換管を厚くする必要がある可能性もある。なぜなら、ステンレス鋼管の弾性率は炭素鋼よりも低いため、炭素鋼製の熱交換管で外圧がちょうど適切に計算されていても、ステンレス鋼製の場合は外圧による不安定化が起こり得るからである。 工学的に許容される誤差はやや大きくても構いません。要求が低ければ、同等のものに置き換えても元の熱交換効率と大きな違いがなければ問題ありません。私が言う計算結果を総合的に考慮するというのは、厳密な検討です。特に、その差異が皆さんの許容範囲を超える機器の場合、熱交換面積を増やすことで補う必要があります。
理論上は熱交換面積を適切に増やす必要があるが、実際に増やすかどうかは計算を行った上で決定する必要がある。 あなた方の状況では、数を増やすにしても長さを延ばすにしても非現実的です。直径やケースの長さは簡単には変えられないので、そうであればそのまま全体を交換すればいいだけで、わざわざチューブを交換する必要なんてありません-
交換する場合、管板も処理が必要で、WOL溶射を選択します